3.1. Контактные сушилки.

В контактных сушилках высушиваемое вещество располагается непосредственно на обогреваемой поверхности, тепло передается через твердую непроницаемую перегородку. Из материала испаряется влага, и пары диффундируют в окружающий воздух. Для ускорения сушки и проведения процесса при пониженной температуре в сушилках уменьшают давление, т.е. процесс проводят под вакуумом. Это особенно важно при высушивании термолабильных веществ. Из контактных сушилок наиболее широко применяются:

Вакуум-сушильный шкаф

(см. схему учебника /Т.1, с.87-88/). Это сушилка периодического действия, в которой можно сушить самые разнообразные материалы.

Достоинства вакуум-сушильных шкафов: простота устройства, возможность одновременной сушки нескольких материалов, небольшой унос высушиваемого материала с отходящими из сушилки влагой и воздухом.

Недостатки: периодичность работы и в связи с этим большая затрата времени на загрузку и выгрузку материала, необходимость применения ручного труда и низкая производительность, сушка проводится в неподвижном слое.

Выльцовые сушилки,

которые могут быть одновальцовыми и двувальцовыми. Одновальцовые сушилки различают с погруженным вальцом и непогруженным ({1}, с.87-89, {2}, с.123-124). Вальцовые сушилки, непрерывно-действующие, используются для сушки жидких и пастообразных материалов.

Достоинства вальцовых сушилок: непрерывная сушка и экономичность процесса, обусловленная малыми потерями тепла с отработанным воздухом.

Недостатки: сравнительно высокая влажность высушенного продукта и возможность перегрева материала.

3.2. Конвективные сушилки.

В конвективных сушилках высушивание проводят потоком газа-теплоносителя, чаще всего воздуха. Конструкции этих сушилок очень разнообразны, но все они имеют следующие узлы:

• камеру, в которой происходит контакт высушиваемого материала с сушильным агентом;

• калорифер для подогрева воздуха;

• вентилятор для транспорта сушильного агента.

К ним относятся:

Камерные сушилки.

Они периодического действия, имеют одну или несколько прямоугольных камер с полками. Высушиваемый материал находится на противнях в неподвижном состоянии. Воздух засасывается вентилятором, подогревается в калорифере и перемещается над слоем материала между полками. Отработанный влажный воздух после очистки фильтрами выбрасывается в атмосферу. Сушка в таких сушилках проходит неравномерно. В то время, когда на нижней полке материал уже высох, на верхней полке он еще влажный. При подсушивании материала на верхней полке возможен перегрев его на нижней. Поэтому противни с материалом надо время от времени менять местами. Кроме того, процесс сушки продолжителен, и имеет место потеря тепла при загрузке и выгрузке камер, которые осуществляются вручную. Более рациональными являются шкафные воздушно-циркуляционные сушилки, которые являются разновидностью камерных сушилок (1, с.81-83). Для осуществления более равномерного и мягкого режима сушки, снижения расхода воздуха и тепла проводится частичная рециркуляция и промежуточный подогрев воздуха в камере. Однако сушка материала в сушилках этой конструкции проходит в неподвижном слое, поэтому продолжительность сушки велика и сушилки обладают малой производительностью.

Ленточные сушилки,

основной частью которых является горизонтальный транспортер, движущийся в сушильной камере. Ленты транспортера изготавливают сплошными из ткани или сетчатыми из металла. Сушилки могут быть прямоточными и противоточными. Более эффективны и чаще используются противоточные сушилки. Высушенный материал имеет меньшую влажность, чем при прямом потоке, но возможен перегрев материала. В сушилках с сетчатой лентой теплоноситель проходит в направлении, перпендикулярном плоскости ленты.

Ленточные сушилки могут быть одноярусные и многоярусные. В одноярусной сушилке материал лежит, не перемешиваясь, что ухудшает сушку. В многоярусных сушилках материал пересыпается с ленты на ленту, при этом хорошо перемешивается и процесс сушки интенсифицируется. В связи с этим чаще применяются многоярусные ленточные сушилки непрерывного действия, схему см. в учебнике (1, с. 82-84). В фармацевтическом производстве для высушивания растительного сырья используют ленточные сушилки СПК-30 и СПК-45. Они имеют 5 сетчатых ленточных транспортеров. Цифра означает общую рабочую площадь сети. Горячий воздух проходит снизу вверх через транспортер с промежуточным подогревом в калориферах. Отработанный воздух из сушилки отсасывается вентилятором.

Сушилки с кипящим (псевдосжиженным) слоем

нашли применение в фармацевтическом производстве. В этих сушилках используются свойства взвешенного слоя, при котором его частицы вследствие контакта с газовой фазой приводятся в состояние, подобное жидкому (как бы «кипят»). Сушилки сравнительно просты по устройству, отличаются интенсивным тепло- и массообменом между твердой и газовой фазами при интенсивном перемешивании материала в объеме кипящего слоя. В результате этого продолжительность процесса сушки сокращается до нескольких минут (20-60 мин.), способствуя повышению производительности сушилок и качества высушиваемого материала при отсутствии его разложения. Сушилки с кипящим слоем могут быть периодического и непрерывного действия. Принципиальную схему сушилки см. в учебнике (1, стр. 84-85).

Недостатки таких сушилок:

• непригодность для сушки материалов, трудно поддающихся псевдосжижению (материалов с высокой влажностью, крупными размерами частиц и т.д.). Сушилки пригодны только для веществ с большой удельной поверхностью;

• истирание и значительный унос твердых частиц.

Широкое внедрение этого оборудования с автоматизированным управлением позволило совместить сушку с рядом технологических операций: смешением, гранулированием, опудриванием, что позволило исключить ряд транспортных операций и улучшить условия труда. Сушилки выпускаются Пензенским заводом дезхимоборудования: СП, СМК, ИТМО.

Распылительные сушилки

применяются при высушивании жидких материалов, особенно термолабильных: экстракты лекарственных растений, ферментные препараты, кровезаменители, некоторые антибиотики. Материал диспергируется и высушивается в потоке газообразного теплоносителя. Диспергирование жидкости осуществляется механическими, пневматическими форсунками или центробежными дисками. При этом образуется большое количество полидисперсных капель, что приводит к получению значительной поверхности диспергированных частиц. При этом происходит интенсивный тепло- и массообмен с теплоносителем, и распыленные частицы быстро отдают влагу. Весь процесс сушки занимает всего несколько секунд. Даже при высокой температуре теплоносителя разложение продукта в распылительных сушилках не происходит, и в результате получают тонко измельченный продукт высокого качества, не требующий дальнейшего измельчения. Схему распылительной сушилки непрерывного действия см. в учебнике (1, стр. 85-86).

Недостатком распылительных сушилок являются большие размеры сушильной камеры вследствие малой скорости теплоносителя, значительный расход энергии и тепла и несколько сложное оборудование сушильной камеры (устройства для диспергирования, пылеулавливающие устройства).

Сушилки с силикагельными колонками

(2, с.120-121). Подогретый воздух проходит через колонку с адсорбентом (силикагель), обезвоживается, и в совершенно сухом состоянии поступает в сушильную камеру. За счет циркуляции сухого нагретого воздуха значительно ускоряется процесс сушки.